基于海绵理念的道路设计研究

蒋颖康

（桂林市城市规划设计研究院，广西 桂林 541002）

0 引言

道路设计对于城市建设发展而言至关重要，随着市政道路建设结构空间日趋复杂，国内很多城市在遭遇连续降雨后频繁出现内涝现象，为市民日常工作与生活带来极大困扰。因此，必须结合区域城市实际情况，将海绵理念完美融入道路设计当中，进而优化城市道路使用效果、净化道路环境。

1 基于海绵理念的道路设计原则

为了有效提升水资源利用效率、最大限度地降低资源浪费，相关人员必须根据工程情况将海绵理念融入道路设计中，从而在提升道路设计整体水平的同时，增强路面水资源利用效率，进而保障道路工程建设的科学性与环保性。在实际设计工作中，必须遵循下列四个基本原则：

第一，经济性设计原则。从工程基础设施建设出资方与权属方而言，道路工程主要出资方多为当地政府机构。因此，如不严格遵循经济性原则来开展相关设计工作，则很容易引发一系列工程预算超额问题，从而增加相关机构的经济压力，严重影响工程的施工质量与施工进度。故而，相关工作人员必须在遵循经济性原则的前提下严格控制工程预算，最大限度避免工程浪费、合理控制工程成本。

第二，生态性设计原则。环保、生态、绿色作为现代海绵城市建设的核心理念，在实际建设过程中，不但需要精准控制道路路面吸水性能，还应综合考虑道路景观、铺装等因素的影响进行道路绿化设计，从而增强道路工程的生态性和环保性。

第三，因地制宜设计原则。我国作为一个资源丰富、幅员辽阔的人口大国，气候条件、地质环境均存在一定差异。因此，工程设计人员必须全面结合区域实际情况，制订具有针对性的施工设计方案，而不是生搬硬套一味应用模式化设计方式实施道路设计，应全面基于现代海绵城市发展理念，在满足城市交通需求的同时，保障区域水资源经济的长期发展。

第四，预见性设计原则。市政道路工程作为基础性城市建设项目，其使用年限可达数十年，若在设计过程中仅考虑目前情况而不注重长期发展，则难以实现海绵城市建设中最基本的生态环保建设目标。故而，设计人员在施工前必须对相关区域进行详细勘查，利用各种仪器和技术手段，精确预测区域降雨量、土壤情况及环境信息，再结合实际检测结果进行综合设计，从而保障道路设计方案的科学性与合理性。

2 基于海绵理念的道路设计方法

2.1 下凹式绿化带设计方法

绿化带是道路工程中必不可少的设计环节，通常包括两侧与中央分隔带、行道树木与绿化设施等。在实际设计实施过程中，必须将绿化带合理布设在建设区域道路断面附近，进而充分发挥其渗水功能。下凹式绿化带主要是在绿化区域预留出足够的下凹空间，以存蓄自然降雨，一般通过增强绿化带雨水渗透与径流能力，提升其对自然降雨的存蓄能力。并充分发挥其径流过滤、降低流量等基本功能，将地下水资源、地表水资源和雨水进行二次利用，进而保障水循环系统的稳定性。此外，还可通过使用砾石、蛭石等材料构建绿化带，以大幅度提升雨水净化效果、降低地表径流水资源污染程度[1]。

2.2 生物滞留带设计方法

生物滞留带就是将部分植被合理布设在道路两侧，以存蓄与滞留自然降雨，同时应用其自身特性对水资源进行净化处理。如在降雨量相对较大地区，便可合理应用生物滞留带优化路面环境，降低路面区域空气污染，进而保障水资源回收效率与回收质量。此外，布设生物滞留带还能对区域路面积水实施更加科学合理的存蓄和调配，使雨水得以大范围渗透至地下，进一步减轻城市热岛效应，增强相关设施的环保效能，进而达到多元化城市自然环境绿化目标。由此可见，生物滞留带具有极高的应用价值。

2.3 边坡防护及路边沟设计方法

一般而言，部分处于山地区域的市政路段，会因地势因素产生大量永久性边坡。在实施边坡防护设计工作时，传统工程通常采用框格梁、锚喷混凝土等坡面防护方式，外观效果不佳且十分不利于附近区域自然生态循环。因此，在现代工程道路设计时，可适当融入海绵设计理念，综合植物学、生态学、土壤学及力学等多个方面，应用植物根系特有的锚固作用来加固边坡表层，从而使周边生态环境与边坡防护结构融为一体，进而降低工程施工对周边环境的污染。在实际施工时，通常采用格构梁植生袋、TBS 喷播植草及格构梁植草绿化等方式，对边坡进行生态性防护，使其能够在降低雨水冲刷、减少土粒流失、削弱溅蚀、控制雨水径流量及孔隙水压的前提下，减少开挖作业对生态环境造成的负面影响，有效控制污染物的产生，净化空气环境、调节区域气候。采用此类防护方式，可在满足多样性物种生长需求的同时，降低对道路周边自然资源的破坏和浪费，净化区域动植物生存空间，平衡景观与生态之间的自然关系，从而真正实现优化城区生态环境和人居环境的最终目标。

在传统道路工程项目中，普遍选择硬质材料作为路肩、边沟的主要施工材料，不但影响道路的美观性和雨水净化效果，还极容易引起排水堵塞等不良现象。为解决此类问题，相关人员在边沟设计中可采用植草沟的方式，将不同植被种植在沟渠周围，使其能够在收集雨水的同时，具备一定的雨水排放、净化与输送功能，且在最大限度上提升道路的美感[2]。

2.4 雨水口设计方法

应全面基于海绵理念，在保障区域排水和引流效果的基础上，对雨水口加以合理改造和优化，使其形成控制污染物的第一道屏障，有效缓解雨水收集设施的排污和净化压力。在雨水口设计过程中，工作人员必须合理布设出水支管、防臭管及过滤网，并保证使雨水流入检查井底部进行首次沉淀，然后使水资源通过过滤网流入相应的排水管道中。为避免雨水口发生堵塞现象，可合理布设大颗粒过滤装置，有效阻挡大颗粒杂物进入输水管道。

3 实例分析

3.1 工程概况

本文以某市区道路建设工程为例。该道路设计速度为40km/h，工程所在区域土质主要包括砾砂、圆砾土、粉质黏土、耕表土及杂填土等。工作人员在经过实地勘测后获取了精准的工程相关信息，如表1 所示[3]。

表1 工程信息表

3.2 道路设计

案例工程项目道路设计主要分为人行道和车行道两种。在人行道设计方面，设计人员主要针对城市居民日常出行较多路段，全面结合海绵理念进行绿化设计，以提升区域路段对雨水的二次回收利用率，进而优化人行道区域空气环境，提升道路质量。故而，在设计人行道阶段，选择可透水性材料作为区域路段的上层建设材料，而在路面中下层之间则采用透水率相对较低的建筑材料，从而有效提升路面存水率。在以往车行道设计施工时，多数工程会应用非透水性混凝土或沥青材料实施铺装作业，此类方式虽然能够提升道路结构强度，却很容易因材料透水性能较差在遭遇连续降雨时引发城市内涝。故而，基于海绵理念，在实施车行道上层铺设时应选择透水性混凝土或沥青材料，而在中下层建造时可采用非透水性建筑材料，以便对雨水进行分流存蓄，进而提升道路积水处理效率。为降低雨水冲刷对路基产生的不良影响，保障路基的安全性和稳定性，路基建设应优先考虑材料的强度，而对透水性的要求相对较低。除此之外，为保障积水、雨水顺利分流，相关工作人员应根据道路实际情况，将横坡坡度设计在1%～1.5%之间。

3.3 绿化带设计应用

在设计绿化带时，应全面融入海绵理念并结合工程场地实际情况，合理制订设计方案。案例项目应用绿化带下凹式设计方法，在保障拥有足够下凹空间的前提下实施雨水存蓄，并通过输水管道将雨水渗透到地层区域，实施自然性水资源循环利用。应用此种方式不仅能够有效降低工程投入，还可实现较好的雨水净化分流效果。其具体包括以下三个方面：第一，根据区域降雨量，合理设计分流坡度、下凹深度及雨水在绿化带土壤中的渗透量，并在最大限度上降低绿化带设计高度，从而使附近雨水顺利汇入指定绿化带。第二，采用粗砂、碎石层换填种植土等方法保障水体质量与渗透速度，进一步增强绿化带过滤及蓄水效率。第三，增强雨水的自然排放功能。设计人员应结合绿化带结构与地形，合理布设雨水蓄、滞、排、缓等措施，构建完善的疏导体系。第四，合理构建溢流系统。为有效提升城市内涝时地下管道的排水能力，必须合理设计雨水管道与下层排水管道之间的连接路线，使其能够在雨季内涝时顺利排水、在非雨季时合理存水。

3.4 透水砖设计

为更好地解决热岛效应，案例工程部分道路路面采用透水砖铺装方式，如图1 所示。

图1 透水路面设计图

应用孔隙路面结构连接排水系统，使雨水得以在第一时间渗入路面结构，并顺利进入排水系统。利用透水结构层存蓄和过滤雨水，可在雨季暂时性保存雨水，从而减轻城市内涝，具有一定的社会效益和经济效益。需要注意的是，在人行道区域，透水路面铺装施工必须根据路面荷载情况选择适合的铺装材料，在保证路面强度的同时提升透水效果[4]。

3.5 路缘石设计与路肩、边沟设计

路缘石是城市道路的关键排水设施之一，主要包括平缘石与立缘石两种。平缘石通常与附近地表高度一致，可使雨水通过平缘石路段直接漫入指定绿化带当中，通常将其布设在非机动车道附近，以快速吸收非机动车道、人行道地表积水，有效净化、渗透和存蓄道路积水。而立缘石通常略高于地表，雨水可通过立缘石内部通水口流入指定输水管道存蓄或排放。在实际设计过程中，可考虑将立缘石与雨水口结合布设，设置联合式多通道雨水口，从而提升雨水收集效率。

采用传统方式实施混凝土边沟建设极易产生堵塞现象，其雨水净化效果和美观性相对较差。因此，案例项目在基于海绵理念实施道路设计时，主要采用布设植草沟的方式来避免堵塞现象的发生，即通过在路边沟内布设各种绿植，使其在保障雨水回收效率的同时，充分发挥植草沟对雨水的排放、净化及输送作用。此外，植草沟通常在公路两侧布设，可根据两侧区域地块特质，合理制订设计方案，在公共绿化草地中充分结合区域景观、环境及道路等条件进行合理布设，同时安排专门人员对其进行定期保养和维护，以保障植草沟对区域地面积水的处理效率。

4 结语

综上所述，市政道路是市政工程中最为基础的建设内容，随着城市可用资源的不断减少，城市建设与人居环境之间的矛盾日益突出，因此，必须利用现代技术并结合海绵理念，合理规划市政道路建设方案，从而有效解决城市区域排水问题，不断增强城市雨水净化与存蓄能力，为城市未来发展提供有力帮助。